777

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

рельсов, АПК «Волна» — для натурной съемки волнообразного износа рельсов иопределения геометрических дефектов рельсов.УДК«Ровность» используется для диагностирования автомобильных дорог по параметрам «ровность» и «поперечные уклоны». ДПЛ СГУПСа предназначена для диагностики автомобильных дорог по геометрическим параметрам и проектно-изыскательских работ для капитального ремонта. Внешний вид приборов показан на рис. 6.

Рис. 6. Приборы,предназначенные для определения состояниядороги:

а— АПК «Профиль»; б — ПТ «Волна»; в — АПК «Волна»; г — УДК «Ровность»;

д— ДПЛ СГУПСа; е — рабочее место оператора ДПЛ

102

В.В.Щербаков,В.Н.Васёха,М.Н.Барсук,М.Ю.Буланов

Для каждого типа диагностической аппаратуры существуют свои отчетные формы. На рис. 7 в качестве примера приведены графики ровности автомобильнойдороги, полученные УДК«Ровность», анарис. 8 — графикиволнообразного износа рельсов, полученные с помощью АПК «Волна» (верхний график — исходные данные, нижний график — обработанные данные).

Рис.8. Графикиволнообразного износа рельсов, полученные АПК «Волна»

103

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

Таким образом, представленные приборы, созданные на базе координатного методаполучения геометрических параметров, представляют собойсовременные измерительные средства для диагностики дорог. Каждый из приведенных приборов имеет функциональные возможности в несколько раз шире по сравнению с аналогами, в основе работы которых лежат другие принципы. Геометрические параметры жестко связаны с геодезическими координатами, линейными координатами дороги, поэтому могут использоваться как эксплуатационными организациями, так и структурами управления, работающими с ГИС различного уровня. Широкое внедрение геодезических методов диагностики обеспечит единство измерений, что позволит не только выполнять диагностику в режиме мониторинга, но и обрабатывать данные диагностики в режиме мониторинга, определяя динамику изменения геометрических параметров. Решение этой проблемы позволит перейти на новый уровень диагностики дорог с выдачей эксплуатационным организациям и управленческим структурам прогноза по техническому состоянию и срокам предупредительно-восстанови- тельных работ, что позволит многократно снизить затраты на эксплуатацию дорог.

104

А.А. Николаенко,А.Р.Гербер

Николаенко Анатолий Арсентьевич — кандидат технических наук,доцентСГУПСа,заслуженныйработниктранспортаРФ,почетный железнодорожник.ОкончилНИИЖТв1957г.Работалбригадиромпути Называевской дистанции Омскойжелезной дорогии заместителем начальникаНовосибирскойдистанциипутиТомскойжелезнойдороги, начальникомНовосибирскойдистанциипутиЗападно-Сибирскойже- лезнойдороги,заместителемначальникаНовосибирскогоотделения дорогипопути истроительству,главныминженером—первымзамести- телемначальникаНовосибирскогоотделениядороги.

С 1987 г. работает в СГУПСе. В течение 11 лет был деканом факультетаповышенияквалификации,директоромИнститутаинформационныхтехнологийипереподготовкикадров,затемпрофессором кафедры«Путьипутевоехозяйство».

УДК 625.172:625.143.482

А.А. НИКОЛАЕНКО, А.Р. ГЕРБЕР

СОДЕРЖАНИЕ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ

ВСУРОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Подробно рассмотрены особенности содержания бесстыкового пути в условиях Сибири. Приведены наиболее рациональные структуры управления дистанции пути.

Бесстыковой путь в мировой практике железных дорог стал наиболее прогрессивнойконструкциейжелезнодорожного пути.Прихорошо отшлифованной поверхности головки рельса и отличном содержании пути практически отсутствуют какие-либо дополнительные воздействия на пассажиров, уменьшается сопротивление движению поездана8–12 %, сокращаются на9–10 % расходы на ремонты подвижного состава и пути.

Неотложной задачей ближайших лет является увеличение фактических длин сварных непрерывных плетей до блок-участков и перегонов, замена уравнительных пролетов у светофоров на прямое соединение плетей высокопрочными изолирующими накладками, обеспечение непрерывной рельсовой нити от станции до станции с использованием тональной блокировки.

Помимо напряжений от действия колес подвижного состава на сварные плети оказывают влияние температурные силы, достигающие в средней части плети 10530–11030 КН. При повышении температуры здесь возникают продольные силы сжатия Nt, которые при достижении своих критических значений Nk могут инициировать «выброс» пути.

Температуру рельсов бесстыкового пути работникам путевого хозяйства необходимо знать на всех этапах формирования сварных плетей, их укладки в путь, ремонтах и при проведении работ по текущему содержанию. Наблюдениями и экспериментами доказано, что за счет интенсивной солнечной радиации температура рельса tр в летние жаркие дни бывает на величину t выше температуры воздуха tв. Средняя величина t равна 23–24 °С для дорог в холодных и очень холодных климатических зонах. Минимум температуры рельса в зимний период обычно совпадает с температурой воздуха, поэтому расчетные минимальные температуры рельсов принимают равными температурам воздуха: mintр mintв.

8 1

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

Снижение температуры приводит к понижению пластичности и вязкости рельсовой стали. При этом при наличии различных дефектов, концентраторов напряжений, хрупкое разрушение рельсов происходит практически без преодоления сопротивления, обусловленного пластичностью и вязкостью стали. Внутренние продольные трещины, составляющие 6–8 % от площади головки, обнаруживаются ультразвуковыми дефектоскопами. При достижении величины площади внутренней трещины до 25 % от всей площади головки они обнаруживаются всеми имеющимися типовыми дефектоскопными средствами.

Наблюдения показывают, что изломы рельсов при положительных температурах фиксировались при достижении величины площади внутренней трещины до 30 % от площади головки. Однако в суровых климатических условиях за счет снижения трещиностойкости рельсовой стали были зафиксированы случаи излома рельса по дефекту 21 при Sкр = 10…20 % от площади головки.

Анализ работы рельсов в пути за последние 5 лет показал, что при одинаковых эксплуатационных условиях интенсивность одиночного изъятия рельсов типа Р65 в условиях Сибири в 1,5–1,6 раза больше, чем в районах с умеренным климатом. Поэтому на участках дорог, где температура длительное время удерживается ниже –40 °С, должны укладываться рельсовые плети низкотемпературной надежности из электростали НЭ.

В зимнее время, особенно в холодной и очень холодной зонах, за счет снижения упругих характеристик различных прокладок — амортизаторов, замерзания загрязненного балласта, а также грунтов, прилегающих к зоне основной площадки земляного полотна, происходит повышение жесткости пути, т.е. повышение модуля упругости подрельсового основания Uр.

Как показали исследования, проведенные специалистами СГУПСа под руководством Н.И. Карпущенко, в зимнее время модуль упругости при понижениитемпературы до –30 °С возрастает нажелезобетонных шпалах в 1,68– 1,70 раза, на деревянных — в 1,63–1,73 раза (табл. 1). Этим объясняется интенсивность выхода рельсов типа Р65 при низких температурах.

Для обеспечения прочности и устойчивости бесстыкового пути все вновь укладываемые плети должны закрепляться при оптимальной температуре. Очень важно правильно закрепить плети в расчетном интервале температур. Следует это делать при температуре, близкой к верхней половине расчетного интервала закрепления. В этом случае создаются условия эффективной работы бесстыковых плетейпривысоких температурах рельсов,обеспечиваетсябезопасность движения, с точки зрения устойчивости пути, при выполнении работ по его содержанию.

Особенностьбесстыковогопутизаключается в действиив рельсовых плетях значительных продольных сил, зависящих от изменения температуры. При ее повышениипосравнению с температуройзакрепления плетивозникают продоль-

8 2

А.А. Николаенко,А.Р.Гербер

ные силы сжатия, создающие опасность выброса пути. При понижении температуры появляются растягивающие усилия, которые могут вызвать излом рельса. Поэтому при выправке бесстыкового пути в плане, продольном профиле и по уровню для обеспечения его устойчивости необходимо соблюдать требование о непревышении допускаемой разности температур рельсов во время работ и при предыдущем закреплении плетей (табл. 2).

Пренебрежение этими требованиями или необдуманные действия путейцев могут привести к последствиям, опасным для движения поездов и для работающих на пути. Выполнение выправочных работ в летний период следует планировать в ранние утренние часы, для чего необходимо смещать рабочий день, например, с 5 ч до 14 ч местного времени. В исключительных случаях, если требуется выполнить неотложные работы, связанные с безопасностью движения поездов, при температуре рельсовых плетей, превышающей значения, приведенные в табл. 2, то до их начала необходимо снять температурные напряжения.

Толчки, перекосы, просадки на бесстыковом пути устраняют тремя способами: укладкой, снятием или заменой регулировочных прокладок под подошвой рельса, подбивкой выправочно-подбивочно-рихтовочными машинами и подбивкой шпал электрошпалоподбойками. Общая толщина уложенных регулировочных прокладок не должна превышать 14 мм, а их количество не должно быть более двух. В связи с этим следует рассмотреть возможность увеличения высоты реборды подкладки до 20 мм, поскольку величина пучин даже на хорошем земляном полотне достигает 20 мм и более.

Если бесстыковой путь выправляется с помощью машинных комплексов, то исправление коротких просадок, перекосов, отклонений по уровню следует производить также с помощью регулировочных прокладок, так как выправочные машинные комплексы не рекомендуется применять при локальной выправке на коротких участках менее 200 м.

Применение электрошпалоподбоек при исправлениинезначительных отступлений в профиле и по уровню также нежелательно, поскольку при этом возникают локальные искажения продольного профиля в виде бугров. При сильноуплотненном щебеночном балласте неэффективно применятьвыправочно- подбивочно-рихтовочные машины на выправке коротких просадок, перекосов, отклонений по уровню, поскольку при подбивке шпал машиной и подъемке их на высоту до 30 мм отводы необходимо делать вручную. Поэтому во избежание излишних затрат ручного труда по устройству отводов выправлять путь

8 3

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

машинами ВПР, «Дуоматик» при уплотненном балласте необходимо сплошь либо участками не короче 200 м с подъемкой решетки до 30 мм.

Отступления по уровню до 20 мм устраняются и методом подсыпки балласта под шпалу. Преимущества этого способа в том, что не нарушается площадка балластной призмы под шпалой и достигается точность выправки в пределах 2 мм. Для выправки методом подсыпки необходимо иметь на каждом километре чистыйпромытыйщебеньмелкихфракций5–20ммисоответствующийинструмент.

Бесстыковой путь в пределах уравнительных рельсов и концевых участков рельсовыхплетейподвергаетсяболее частым расстройствам, чем наостальном его протяжении. Поэтому выправку пути в этих местах производят в первую очередь. Загрязненный балласт в стыковых и предстыковых шпальных ящиках очищают от засорителей или заменяют. Наибольшее внимание уделяется на этих участках также содержанию пути в плане. Опыт показывает, что если бесстыковой путь уложен или отремонтирован без отклонений в плане, то в процессе эксплуатации в течение длительного времени не возникает необходимости в его рихтовке.

Рихтовка бесстыкового пути имеет существенные особенности. При значительных сдвижках путевой решетки и больших перепадах температур иногда возникают трудности в выполнении этой работы. Известно, что для боковой сдвижки рельсовых нитей требуется изменить их длину. В бесстыковом пути изменение длины плетей происходит за счет их растяжения или сжатия. Этому препятствуют продольные температурные силы в них. При больших повышениях температуры рельсов по сравнению с температурой их закрепления возникает опасность потери устойчивости бесстыкового пути во время его рихтовки. Поэтому рихтовку лучше всего выполнять при температуре рельсовых плетей, равной температуре их закрепления или близкой к ней. Если необходимо отрихтовать путь притемпературе рельсовых плетей, значительно превышающей температуру их закрепления, то в этом случае производят специальную разрядку напряжений.

Вбесстыковом пути по указанным выше причинам удобно рихтовать одни участки кривой при температуре рельсовых плетей ниже температуры их закрепления, а другие — при температуре, равной температуре закрепления или несколько превышающей ее, но не более, чем допускается нормами. Выправку бесстыкового пути в плане в основном выполняют машинами Р-2000, ЭЛБ-1, ЭЛБ-3, а также в комплексе с выправкой пути в продольном профиле и по уровню машинами ВПР, «Дуоматик».

Вжаркие летние дни требуется особенно тщательно следить за положением пути в плане. Заметное отклонение пути в плане от правильного положения на длине 8–15 м может служить признаком начала его выброса. При обнаружении при жаркой погоде резких углов в плане, при отклонении пути в плане по обеим рельсовым плетям 10 мм и более на длине до 10 м необходимо срочно оградить место неисправности сигналами остановки, выдать предупреждение об ограничении скорости движения поездов для производства работ до 15 км/ч.

Приотклонениипути в плане по обеим рельсовым нитям 10 мм ипревышении температуры рельсовой плети более чем на 15 °С относительно температуры закрепления угол в плане разрешается устранять рихтовкой только после разрядки температурных напряжений по обеим рельсовым нитям от места

8 4

А.А. Николаенко,А.Р.Гербер

неисправности до ближайшего уравнительного пролета с последующим восстановлением температурного режима работы плети при оптимальной температуре.

Если превышение температуры рельса над температурой закрепления меньше 15 °С, то выполняется местная разрядка температурных напряжений на протяжении 120–150 м (по 60–75 м в ту и другую сторону от места неисправности), а затем разрешается ликвидировать угол рихтовкой.

Особой заботой работников дистанции пути должно быть предотвращение угона плетей бесстыкового пути. Угон легко можно обнаружить по изменению зазоров в стыках уравнительных рельсов, а также по смещению контрольных рисок, нанесенных нанаружнойсторонешейкирельса, относительно поперечных створов, разбитых через 100 м («маячные шпалы»).

При обнаружении на «маячных шпалах» смещений контрольных сечений рельсов до 5 мм необходимо заменить дефектные элементы скреплений, смазать резьбу и подтянуть гайки клеммных и закладных болтов. При смещении более 5 мм следует определить изменения расстояний между смежными контрольными сечениями. Если удлинение или укорочение 100-метрового участка между «маячными шпалами» не превышает 10 мм, то также можно ограничиться подтягиванием гаек клеммных и закладных болтов. Но при этом необходимо внести изменения температуры закрепления плети на угнанном участке.

Изменение температуры закрепления плети:

tз = + l/0,0000118l = + 85 l/l,

где l — расстояние между маячными шпалами, м; l — длина плети, м. Если (tз – tз) mintз, то участок можно эксплуатировать в летний период;

если(tз – tз) < mintз, то с наступлением положительных температур необходимо произвести разрядку части плети, которая была подвержена угону.

Если летом на уравнительных пролетах обнаружены слитые зазоры и по створам наблюдается угон плети, то в этом случае подбирается температура, соответствующая температуре закрепления плетей. Для этого на участке плети, подверженном угону, ослабляются гайки клеммных болтов и при помощи ударных приборов участок плети приводится в первоначальное положение. Работы производятся без перерыва движения поездов с выдачей предупреждения об ограничении скорости до 25 км/ч с остановкой у красного сигнала. После этого производится сплошное закрепление клеммных и закладных болтов с проверкой крутящего момента динамометрическим ключом.

Следует обратить внимание на то, что в «обратных» (смежных) кривых направление угона несколько иное (рис. 1).

По наружной рельсовой нити угон пути направлен в обратную сторону движения поезда, по внутренней — по направлению движения. Поэтому все работы по текущему содержанию бесстыкового пути в летнее время желательно выполнять при температуре рельсов, равной температуре закрепления или близкой к ней.

Основными причинами уширения колеи на железобетонных шпалах на прямых участках являются отбои рельсовой нити в местах плохого качества сварки рельсовых плетей, в кривых — плохое закрепление закладных болтов, боковой износ рельсов и износ внутренних граней реборд подкладок.

На железобетонных шпалах с раздельными скреплениями КБ отступления в ширине колеи устраняют регулировкой, суть которой в том, что рельсовые

8 5

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

Рис. 1. Направление угона плетей в «обратных» кривых

плети, правую и левую, смещают по подкладкам вправо или влево в пределах внутренних граней реборд, а также смещением подкладок вдоль шпал с предварительным ослаблением закладных болтов. Регулировка ширины колеи возможна на величину 12–14 мм с использованием конструктивных зазоров между кромками подошвы рельсов и внутренними гранями реборд этих подкладок и некоторого перемещения подкладок в пазухе железобетонных шпал.

Регулировку ширины колеи при скреплениях ЖБ и ЖБР выполняют заменой двухслойных пружинных клемм стандартной длины на такие же клеммы, имеющие необходимое укорочение или удлинение нижних листов, которые вплотную соприкасаются с кромками подошвы рельсов.

Вкривых приналичиибокового износарельсовых плетейнажелезобетонных шпалах свыше допускаемых норм уширение рельсовой колеи ликвидируют сменойплетейиличастиплетиновымиилистарогодными,не имеющимибокового износа.

Впроцессе эксплуатации пути внутренние грани реборд подкладок изнашиваются, особенно в кривых, и интервал для регулировки ширины колеи увеличивается. Однако если внутренние грани реборд подкладок в кривых сильно изношены, то такие подкладки заменяют новыми или старогодными с минимальным износом. Запрещается закладка металлических полосок в образовавшиеся зазоры между внутренними гранями реборд износившихся подкладок

икромками подошвы рельсов.

Дваразав год веснойиосенью в плановом порядке сплошь смазывают резьбы болтов с отвинчиванием их гаек на 5–6 оборотов одновременно подряд не более чем на восьми концах шпал и после смазки завинчивают гайки с должным усилием.

Выполняют эту работу при температуре рельсов, отклоняющейся от температуры закрепления в сторону повышения не более чем на 15 °С. Наиболее эффективно производят эту работу гайковертами.

Одновременно со сплошнойсмазкой резьбы и закреплением болтов заменяют негодные пружинные шайбы, изолирующие втулки, прокладки и болты, поправляют сдвинувшиеся под подошвой рельса прокладки или заменяют негодные новыми.

Если температура рельса выше температуры закрепления плетей более чем на 15 °С, то одновременно замену деталей подрельсовых скреплений выполняют

8 6

А.А. Николаенко,А.Р.Гербер

поочередно только на одном конце через каждые 10 шпал. Надежность закрепления гаек клеммных и закладных болтов выборочно проверяют динамометрическим ключом в процессе выполнения работы.

Опыт показывает, что если сплошная смазка резьбы и закрепление гаек клеммных и закладных болтов выполнены доброкачественно, то не требуется их довинчивания до следующей смазки и рельсовые плети постоянно находятся в надежно закрепленном состоянии.

Сплошную смазку резьбы закладных болтов и довинчивание их гаек при нераздельных скреплениях ЖБИ и ЖБР, как правило, выполняют машинамигайковертами. Если же выполняют эту работу электрогаечными ключами, то одновременно допускается отвинчивание гаек не более чем на трех концах шпал подряд.

Разрядка напряжений выполняется в случаях:

а) при перезакреплении плетей на постоянный режим эксплуатации после их закрепления во время укладки при температуре, отличающейся от оптимальной; б) при неотложной необходимости ремонтных работ на пути при температуре выше допускаемой, в том числе при исправлении образовавшегося в пути резкого

угла в плане; в) после окончательного восстановления целостности рельсовой плети, если

ее сваривали за пределами температурного интервала.

Для полного снятия напряжений плети после освобождения от закрепления должны быть поставлены на подвесные ролики или на скользящие опоры пластин из нержавеющей стали, фторопласта, нафтлена, полиамида и других материалов с малым коэффициентом трения (не более 0,1), а при отсутствии их — на прокладки из полиэтилена, помещаемые поверх подрельсовых прокладок на каждой 15-й шпале. Подвесные ролики устанавливают также не реже чем через 15 шпал.

При установке плетей на скользящие пары или подвесные ролики работы по разрядке температурных напряжений выполняются без закрытия перегона для движения поездов, выдается предупреждение об остановке у красного сигнала, а при его отсутствии следовать по месту работ со скоростью 25 км/ч.

Величину изменения длины полуплетей l определяют по формуле

l(в м) = 0,0000118L/2(tз – tр),

где L/2 — длина полуплети, м; tз — температура предыдущего закрепления плетей, °С; tр — планируемая температура закрепления рельсовых плетей при разрядке, °С.

Выполняют разрядку напряжений и закрепление плетей одновременно по правой и левой рельсовым плетям, чтобы в них действовали одинаковой величины температурные продольные силы. В противном случае могут создаваться условия, снижающие устойчивость бесстыкового пути.

Возможны два варианта выполнения работ по вводу плетей в расчетный интервал температур:

—раскрепление плети, начиная с одного конца, сопровождаемое сменой уравнительных рельсов с этого же конца;

—одновременное раскрепление плети с двух сторон, начиная с концов, сопровождаемое сменой уравнительных рельсов с обоих концов.

Работы по разрядке температурных напряжений в рельсовых плетях делятся на подготовительные, основные и заключительные.

8 7